Analisis Kekuatan Lentur dan Daktilitas pada Penampang Kolom Beton Bertulang, Kolom Baja dan Kolom Composite dengan Software ‘XTRACT’

  

ANALISIS KEKUATAN LENTUR DAN DAKTILITAS PADA

PENAMPANG KOLOM BETON BERTULANG, KOLOM BAJA DAN

KOLOM COMPOSITE DENGAN SOFTWARE ‘XTRACT’

  

Oleh :

Rudy Tiara

10 0404 102

  

Disetujui :

Pembimbing

  

Ir. Sanci Barus, MT

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  

ABSTRAK

  Daktilitas dan kekuatan lentur merupakan dua parameter penting dalam perencanaan suatu kolom. Kurva hubungan antara momen dan kurvatur dapat digunakan untuk menentukan nilai daktilitas suatu kolom. Nilai daktilitas suatu kolom dapat ditentukan dengan membagi nilai kurvatur saat ultimit dengan nilai kurvatur saat leleh (yield).

  Nilai daktilitas dan kekuatan lentur suatu kolom dipengaruhi oleh beberapa parameter. Analisis momen kurvatur dilakukan untuk mengetahui pengaruh parameter luas tulangan longitudinal, jarak antar sengkang, luas profil baja, bentuk profil baja, mutu beton dan mutu tulangan longitudinal serta tulangan sengkang terhadap kekuatan lentur dan daktilitas dari penampang kolom beton bertulang, kolom komposit dan kolom baja. Analisis tersebut dilakukan dengan bantuan software „XTRACT‟ dengan memperhitungkan efek pengekangan yang terjadi pada material beton.

  Hasil analisis menunjukkan jarak antar sengkang yang rapat, mutu beton dan mutu tulangan longitudinal yang rendah dapat meningkatkan nilai daktilitas suatu kolom beton bertulang. Sedangkan, luas tulangan longitudinal yang besar dan mutu tulangan transversal yang rendah dapat menurunkan nilai daktilitas suatu kolom beton bertulang. Selain itu, konfigurasi tulangan longitudinal juga dapat mempengaruhi nilai daktilitas suatu kolom.

  Bentuk dan luas profil baja yang digunakan mempengaruhi nilai daktilitas suatu kolom komposit. Kolom komposit dengan profil H di tengahnya memiliki nilai daktilitas yang lebih tinggi daripada kolom komposit dengan profil I. Profil H memberikan efek pengekangan yang lebih besar dibandingkan profil I sehingga nilai daktilitasnya pun lebih tinggi.

  

Kata Kunci : Daktilitas dan Kekuatan Lentur, Analisis Momen Kurvatur, Efek Pengekangan

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan berkat-Nya hingga selesainya tugas akhir ini dengan judul “Analisis Kekuatan Lentur dan Daktilitas

  

pada Penampang Kolom Beton Bertulang, Kolom Baja dan Kolom Composite dengan

Software ‘XTRACT’ ”. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat

  yang harus dipenuhi dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang Studi Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU).

  Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Dengan tangan terbuka dan hati yang tulus, penulis menerima saran kritik Bapak dan Ibu dosen serta rekan mahasiswa demi penyempurnaan tugas akhir ini.

  Penulis juga menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih kepada : 1.

  Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini serta kepada Bapak Ir. Besman Surbakti, MT selaku pembanding.

  2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  3. Bapak Ir.Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan pembanding.

  4. Teristimewa kepada kedua orang tua penulis, Tia Tji Po dan Tin Bie Gek, beserta kakak- kakak saya : Lindawati dan Lidyawati kemudian Lolita Simbara yang telah mendukung, menyemangati serta mendoakan penulis di setiap kegiatan akademis penulis.

  5. Rudi Kirana, Deni Hermawan, John Thedy, Desindo Wijaya, Akbar Soesilo, Erwin Susanto dan lain-lain, selaku teman seperjuangan penulis yang selalu mengingatkan dan memberikan dukungan moral kepada penulis hingga tugas akhir ini dapat selesai tepat waktu.

  6. Erwin, selaku abang senior stambuk 2004 yang memberikan konstribusi besar kepada penulis dalam hal memberikan ide, semangat dan arahan hingga selesainya tugas akhir ini.

  7. Teman-teman jurusan Teknik Sipil, terutama teman-teman seangkatan 2010 yang senantiasa membantu penulis sewaktu menemui kendala serta telah menjadi teman yang baik selama 4 tahun kebersamaan di kampus, abang/ kakak stambuk 2007, 2008 dan 2009 serta adik-adik 2011, 2012 dan 2013 terima kasih atas dukungan dan informasi yang bermanfaat selama ini.

  8. Para pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU atas ketersediannya untuk mengurus administrasi Tugas akhir ini.

  9. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya.

  10. Dan tentunya terima kasih dan rasa syukur kepada Tuhan YME.

  Medan, Juni 2014 Penulis

RUDY TIARA 10 0404 102

  

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...............................................................................................................................i

KATA PENGANTAR .............................................................................................................ii

DAFTAR ISI............................................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................vii

DAFTAR TABEL ...................................................................................................................x

DAFTAR NOTASI................................................................................................................ xi

BAB I. PENDAHULUAN .....................................................................................................1

  1.1 Latar Belakang Masalah ...........................................................................................1

  1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................................6

  1.3 Pembatasan Masalah................................................................................................6

  1.4 Maksud dan Tujuan.................................................................................................7

  1.5 Sistematika Penulisan..............................................................................................7

  

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................9

  2.1 Kolom .....................................................................................................................9

  2.2 Dasar Teori Pengekangan .........................................................................................14

  2.3 Model Tegangan-Regangan Material .......................................................................17

  2.3.1 Hubungan Tegangan-Regangan Beton .............................................................17

  2.3.2 Hubungan Tegangan-Regangan Baja ...............................................................20

  2.4 Ketentuan SK SNI 03-2847-2002 ............................................................................21

  

BAB III. ANALISIS DAN PEMODELAN ...........................................................................24

  3.5 Diagram Alir .............................................................................................................39

  5.1.2 Penampang Kolom A2 .....................................................................................59

  5.1.1 Penampang Kolom A1 ......................................................................................52

  5.1 Hasil Perhitungan Kurva Tegangan Regangan Kolom Beton Bertulang .................52

  

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................................52

  4.2 Contoh Analisis Momen Kurvatur dengan bantuan „XTRACT‟ .............................45

  4.1 Penggunaan „XTRACT‟ ...........................................................................................41

  

BAB IV. ANALISIS MOMEN KURVATUR DENGAN ‘XTRACT’ ..............................41

  3.4.3 Penampang Tipe C ............................................................................................38

  3.1 Analisis Momen Kurvatur ........................................................................................24

  3.4.2 Penampang Tipe B ............................................................................................38

  3.4.1 Penampang Tipe A ...........................................................................................36

  3.4 Pemodelan Penampang .............................................................................................33

  3.3 Kolom Baja yang Diselimuti Beton dengan Pengekangan (Confinement) ..............30

  3.2.3 Nilai Faktor Pengekangan (Confinement Factor) ............................................30

  3.2.2 Tegangan Kekangan Lateral Efektif .................................................................29

  3.2.1 Koefisien Kekangan Efektif ............................................................................28

  3.2 Kolom Beton Bertulang dengan Pengekangan (Confinement) .................................26

  5.1.3 Penampang Kolom A3 ......................................................................................60

  5.2 Hasil Perhitungan Kurva Hubungan Tegangan-Regangan Kolom Komposit ..........61

  5.2.1 Penampang Kolom B1 ......................................................................................61

  5.2.2 Penampang Kolom B2 .....................................................................................62

  5.3 Perhitungan Kurva Hubungan Tegangan-Regangan Kolom Baja ...........................63

  5.4 Hasil Analisis Momen Kurvatur ..............................................................................63

  5.4.1 Hasil Analisis Penampang Tipe A ....................................................................63

  5.4.2 Hasil Analisis Penampang Tipe B ....................................................................68

  5.4.3 Hasil Analisis Penampang Tipe C ....................................................................69

  5.5 Pembahasan..............................................................................................................70

  

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................73

  6.1 Kesimpulan ...............................................................................................................73

  6.2 Saran .......................................................................................................................74

  

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................xiv

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 : Kolom RC (Reinforced Concrete) ...................................................................2Gambar 1.2 : Kolom SRC (Steel Reinforced Concrete) .........................................................2Gambar 1.3 : Kolom CFT (Concrete Filled Tube) ..................................................................3Gambar 1.4 : Kolom Komposit SRC (Steel Reinforced Concrete) ........................................4Gambar 1.5 : Material dalam Kolom SRC (Steel Reinforced Concrete) ................................5Gambar 2.1 : Kolom sengkang persegi ...................................................................................10Gambar 2.2 : Kolom Spiral .....................................................................................................11Gambar 2.3 : Kolom Komposit ...............................................................................................12Gambar 2.4 : Kelakuan Kolom dalam Struktur ......................................................................13Gambar 2.5 : Efektifitas Pengekangan (a) sengkang persegi (b) spiral ..................................14Gambar 2.6 : Material Beton pada Kolom Beton Bertulang ...................................................16Gambar 2.7 : Material Beton pada Kolom Baja yang Diselimuti Beton ................................16Gambar 2.8 : Model Tegangan-Regangan Beton ....................................................................17Gambar 2.9 : Kurva nilia K .....................................................................................................19 Gambar 2.10: Model Tegangan-Regangan Elasto-Plastis ......................................................20Gambar 2.11 : Model Tegangan-Regangan Baja dengan Strain Hardening ...........................21Gambar 3.1 : Model Aksi Busur (Arching Action) dengan sudut

  45 ̊ .....................................28

Gambar 3.2 : Nilai Faktor Pengekangan untuk Material Beton Terkekang Sebagian ...........32Gambar 3.3 : Nilai Faktor Pengekangan untuk Material Beton Terkekang Penuh ................32Gambar 3.4 : Tipe A1..............................................................................................................34Gambar 3.5 : Tipe A2..............................................................................................................34Gambar 3.6 : Tipe A3 .............................................................................................................34Gambar 3.7 : Tipe B1 .............................................................................................................35Gambar 3.8 : Tipe B2 ..............................................................................................................35Gambar 3.9 : Tipe C1 .............................................................................................................35Gambar 3.10 : Tipe C2 ...........................................................................................................35Gambar 3.11 : Flowchart Penyusunan Tugas Akhir ...............................................................39Gambar 5.1 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-01, A1-06 dan A1-07 .........53Gambar 5.2 : Kurva Tegangan Regangan Beton Tidak Terkekang A1-01, A1-06 dan A1-07

  ...........................................................................................................................53

Gambar 5.3 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-02 .......................................54Gambar 5.4 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-03 .......................................55Gambar 5.5 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-04 .......................................55Gambar 5.6 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-05 .......................................56Gambar 5.7 : Kurva Tegangan Regangan Beton Tidak Terkekang A1-05 .............................57Gambar 5.8 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-08 .......................................57Gambar 5.9 : Kurva Tegangan Regangan Beton Tidak Terkekang A1-08 .............................58Gambar 5.10 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A1-09 .....................................58Gambar 5.11 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A2-01 .....................................59Gambar 5.12 : Kurva Tegangan Regangan Beton Terkekang A3-01 .....................................60Gambar 5.13 : Kurva Tegangan Regangan Material Beton B1-01 .........................................62Gambar 5.14 : Kurva Tegangan Regangan Material Beton B2-01 .........................................63Gambar 5.15 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Tulangan Longitudinal ...................64Gambar 5.16 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Jarak antar Sengkang ......................65Gambar 5.17 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Mutu Beton .....................................66Gambar 5.18 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Mutu Tulangan Longitudinal .........66Gambar 5.19 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Mutu Tulangan Sengkang ..............67Gambar 5.20 : Kurva Momen Kurvatur dengan Variasi Letak Tulangan Longitudinal .........68Gambar 5.21 : Kurva Momen Kurvatur B1-01 dan B2-01 .....................................................69Gambar 5.22 : Kurva Momen Kurvatur C1-01 dan C2-01 .....................................................70

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 : Penampang-penampang Tipe A, Tipe B dan Tipe C .............................................36Tabel 3.2 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh luas tulangan longitudinal ............36Tabel 3.3 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh jarak sengkang ..............................37Tabel 3.4 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh mutu beton ....................................37Tabel 3.5 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh mutu tulangan longitudinal ..........37Tabel 3.6 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh mutu tulangan sengkang ...............37Tabel 3.7 : Penampang Tipe A untuk meninjau pengaruh letak tulangan longitudinal ...........38Tabel 3.8 : Penampang Tipe B .................................................................................................38Tabel 3.9 : Penampang Tipe C .................................................................................................38Tabel 5.1 : Penampang Kolom Tipe A1 ..................................................................................52Tabel 5.2 : Penampang Kolom Tipe A2 ..................................................................................59Tabel 5.3 : Penampang Kolom Tipe A3 ..................................................................................60Tabel 5.4 : Penampang Kolom Tipe B1 ...................................................................................61Tabel 5.5 : Penampang Kolom Tipe B2 ...................................................................................62Tabel 5.6 : Hasil Analisis Penampang Kolom Tipe A .............................................................64Tabel 5.7 : Hasil Analisis Penampang Kolom Tipe B .............................................................68Tabel 5.8 : Hasil Analisis Penampang Kolom Tipe C .............................................................69

DAFTAR NOTASI

  ) A ss = Luas profil baja (mm

  f lx = Tegangan kekangan lateral dalam arah x (MPa) f ly = Tegangan kekangan lateral dalam arah y (MPa)

  cc = Kekuatan tekan beton maksimum (MPa)

  f‟

  c = Kekuatan tekan beton (MPa)

  E c = Modulus tangen dari beton yang tidak terkekang (MPa) E s = Modulus Elastisitas Baja (MPa) E sec = Modulus Secant dari Beton yang Terkekang (MPa) f c = Tegangan beton (MPa) f‟

  ) b c = Lebar beton inti (mm) d c = Diameter beton inti (mm)

  2

  ) A ty = Luas tulangan transversal dalam arah y (mm

  2

  ) A tx = Luas tulangan transversal dalam arah x (mm

  2

  A

  c

  ) A sl = Luas tulangan longitudinal (mm

  2

  = Luas bruto kolom (mm

  g

  ) A

  2

  ) A e = Luas daerah efektif terkekang pada inti (mm

  2

  ) A cc = Luas daerah beton terkekang (mm

  2

  = Luas penampang inti (mm

  2 f

  lx‟

  = Tegangan kekangan lateral efektif dalam arah x (MPa) f

  ly‟

  = Tegangan kekangan lateral efektif dalam arah y (MPa)` f yh = Tegangan leleh hoop atau sengkang (MPa) f yl = Tegangan leleh tulangan longitudinal (MPa) f

  ys

  = Tegangan leleh hoop atau sengkang (MPa) K = Nilai faktor pengekangan k e = Koefisien kekangan efektif K h = Nilai faktor pengekangan untuk beton terkekang penuh K p = Nilai faktor pengekangan untuk beton terkekang sebagian r = Rasio antara E c dengan selisih E c dan E sec s = Spasi tulangan transversal (mm) s‟

  = Spasi bersih antar sengkang (mm) w i = Jarak antar tulangan longitudinal (mm)

  x = Rasio antara dengan

  = Regangan pada beton = Regangan maksimum beton pada beton yang terkekang = Regangan maksimum beton pada beton yang tidak terkekang (nilainya

  0,002) = Regangan ultimit beton pada beton yang terkekang

  = Regangan pada saat terjadi spalling = Regangan leleh

  = Rasio antara luas tulangan longitudinal dengan luas penampang inti kolom = Rasio antara luas tulangan transversal dengan luas beton terkekang

  = Rasio antara luas tulangan transversal dalam arah x dengan luas beton terkekang = Rasio antara luas tulangan transversal dalam arah y dengan luas beton terkekang